Diana Antonieta Sen Salinas1, Carlos Ortiz Lima2, José

Implementación de una Aplicación Android
Implementación de una Aplicación Android Orientada al Implementación de una Aplicación Orientada al
Control de un Prototipo de Silla de Ruedas.
Controll de
d un Prototipo
ip de
d Silla
ill de
d Ruedas
d
Diana Antonieta Sen Salinas1, Carlos Ortiz Lima
Diana Antonieta Sen
, Carlos Ortiz Lima2, José Gabriel Aguilar Soto
, José Gabriel Aguilar Soto1.
1Ingenieria Biomédica, Universidad Politécnica de Chiapas, Suchiapa
I
i i Bi édi U i
id d P lité i d Chi
S hi
29150, Chiapas, México. 29150
Chi
Mé i
2Laboratorio de Metrología e Instrumentación, INAOE, Apdo. Postal 51, Tonantzintla, Puebla 72000, México
Laboratorio de Metrología e Instrumentación INAOE Apdo Postal 51 Tonantzintla Puebla 72000 México
Email: [email protected]
l j g l
@h
l
R
Resumen
Metodología
d l gí
Se presenta el desarrollo de una aplicación Android para el control de un prototipo de silla de
ruedas. La p
programación
g
se realiza empleando
p
App
pp Inventor,, obteniéndose una interfaz ggráfica
para un Smartphone. El sistema electrónico del prototipo consiste básicamente en dos moto
moto‐
reductores conectados a un H‐Bridge,
H‐Bridge enlazado con una tarjeta Arduino,
Arduino mientras que la aplicación
desarrollada en Android proporciona un sencillo entorno visual,
visual el cual permite la comunicación
d l Smartphone
del
S
h
con la
l placa
l
A d i y por ende,
Arduino
d ell controll de
d la
l silla
ill de
d ruedas
d vía
í Bluetooth.
Bl
h Para
P
establecer la comunicación entre el Bluetooth del Smartphone con el Bluetooth del Arduino se
establece
es
ab e e u
un vínculo
uo e
entre
e aambos
bos d
dispositivos,
spos os, indicado
d ado p
previamente
e a e e e
en laa p
programación.
og a a ó Laa
interfaz incluye los controles de movimientos básicos de avance,
avance retroceso,
retroceso laterales de avance y
laterales de retroceso.
retroceso Tanto la aplicación Android como el prototipo están enfocados a facilitar el
t l d de
traslado
d pacientes
i t de
d edad
d d muy avanzada
d o que padecen
d
T t l ji ya que a estos
Tetraplejia,
t últimos
últi
l
les
es imposible mover las cuatro extremidades del cuerpo, y por lo tanto, necesitan a una persona
que les auxilie a realizar el transporte
q
p
en su p
propia
p silla. Es importante
p
recalcar q
que el desarrollo de
este tipo de aplicaciones tecnológicas en el área de Ingeniería Biomédica es relativamente nuevo y
de ahí la importancia de este trabajo.
trabajo
Introducción
El modulo
d l Bluetooth
Bl t th es un tipo
ti de
d red
d inhalambrica
i h l b i de
d corto
t alcance,
l
que para transmitir
t
iti datos
d t utiliza
tili
un enlace de radiofrecuencia en la banda ISM (Industrial, Scientific and Medical) de los 2.4 GHz).
Proporciona
p
un p
protocolo de comunicación entre dispositivos
p
relativamente p
próximos sin necesidad de
llevar un control explicito de direccionamientos de red o permisos como en otras redes tradicionales,
por parte del usuario.
usuario El prototipo se controla de manera inalámbrica mediante un módulo Bluetooth,
Bluetooth y
este se comunica con el microcontrolador vía datos seriales TX,
TX RX.
RX Este módulo se empareja con
cualquier
l i otro dispositivo
di
i i Bluetooth
l
h que se encuentre en un Smartphone.
S
h
Resultado
Se realizó un código
g en el Software IDE de Arduino (Fig.
g 3) p
para q
que el microcontrolador establezca
comunicación con los motores, de manera que estos puedan ser controlados mediante un puente H,
obteniendo los movimientos básicos.
básicos Se descarga la aplicación programada en App Inventor con extensión
.APK
APK al Smartphone para tener la interfaz disponible,
disponible posteriormente se activa su Bluetooth para que
realice
li una búsqueda
bú
d de
d los
l dispositivos
di
iti
di
disponibles
ibl en ell área.
á
U vez que se ha
Una
h detectado
d t t d ell módulo
ód l
Bluetooth del Arduino y el LED rojo de este deja de parpadear, ambos dispositivos se vinculan y se
emparejan.
p j
Una silla de ruedas eléctrica es un equipo de soporte de vida y se utiliza para transportar personas
transportar
p
personas de cualquier
p
q
edad,, con p
problemas de locomoción o q
que han p
perdido de forma
permanente, total o parcialmente, la capacidad de caminar y mover sus extremidades. Se han
buscado nuevos diseños y diferentes tipos de control tales como reconocimiento por voz,
voz señales
mioeléctricas dispositivos
mioeléctricas,
dispositi os mecánicos (joystick),
(jo stick) entre otros.
otros Algunas
Alg nas compañías tales como Ostrich
Mobility,
bl
Invacare [1]
[ ] y Drivemedical
d l [2]
[ ] se caracterizan por implementar
l
controles
l alámbricos
lá b
y
mecánicos a las sillas de ruedas eléctricas ((Fig.
g 1).
)
Sin embargo, no todas las personas
totalmente discapacitadas
p
son capaces
p
de
llevar a cabo estos sistemas de control,
control por
lo que requieren de un asistente personal
que les
l ayude
d no solo
l ha
h realizar
li
t
tareas
personales sino también al transporte de si
mismos.
Figura 1. El uso de los dispositivos móviles (Tablet, Smartphone) basados en Android ha crecido
considerablemente en el área de la ingeniería y se han implementado aplicaciones para realizar
mediciones almacenar datos,
mediciones,
datos automatizar pruebas,
pruebas y controlar remotamente algunos sistemas.
sistemas
Figura 3
Figura 3. Objetivo
Desarrollar una aplicación Android para controlar de manera inalámbrica, el sistema electrónico de un
prototipo de silla de ruedas,
ruedas empleando comunicación vía Bluetooth.
Bluetooth
Al establecerse la comunicación Bluetooth del Arduino con el dispositivo móvil y su interfaz grafica (Fig. 3),
cada instrucción (botón) de movimiento en la aplicación genera una señal que es enviada al módulo
Bl t th y recibida
Bluetooth
ibid por ell microcontrolador
i
t l d del
d l Arduino,
Ad i
d manera que este
de
t lee
l ell dato,
d t lo
l procesa y
manda los pulsos necesarios al driver puente H para generar el movimiento indicado. El microcontrolador
también lee una señal analógica
g
para controlar la velocidad de los motores mediante modulación p
p
por
ancho de pulso, esto es independiente de la interfaz por lo que debe regularse manualmente antes de
activar el sistema electrónico.
electrónico
Metodología
Para programar la aplicación en Android se empleó App ya que ofrece una programación gráfica,
gráfica es
d i en lugar
decir,
l
d escribir
de
ibi un código,
ódi
esta se diseña
di ñ visualmente
i l
mediante
di
bl
bloques
que especifican
ifi
l
la
actividad que tiene que realizar la aplicación, además, se define la apariencia de la interfaz grafica.
Los componentes
p
de App
pp Inventor ((Fig.
g 2)) son los elementos básicos q
que se utilizan p
para obtener las
aplicaciones en Android.
Android Algunos componentes son muy simples,
simples como el componente Label,
Label que
sólo muestra un texto en la pantalla,
pantalla o el componente Button que mostrará un botón en la pantalla
d l teléfono
del
t léf
que all ser pulsado
l d iniciará
i i i á una acción,
ió además
d á de
d componentes
t más
á avanzados
d como ell
de Bluetooth. La aplicación se realiza mediante el diseñador (Designer) y se ejecuta en el navegador
web,, esta es una de las tres herramientas clave q
que se usan en la creación de aplicaciones.
p
El segundo
g
es el editor de bloques (blocks editor), que es donde configuramos el comportamiento de nuestro
desarrollo Es una aplicación independiente que se habilita con Java,
desarrollo.
Java y que corre en una ventana
diferente a la instancia del navegador.
navegador
Figura 4
Figura 4. La aplicación
p
de control es bastante amigable
g
de modo q
que esta diseñada p
para q
que cualquier
q
persona sea
p
capaz de usarla (Fig. 4). Al abrir la aplicación, se visualizan 10 botones, dos de ellos son utilizados para
establecer la conexión y desconexión del Bluetooth del Smartphone con el modulo Bluetooth del
Arduino Las tres flechas ubicadas en la parte superior indican el movimiento hacia adelante,
Arduino.
adelante adelante
i i d y adelante
izquierda
d l t derecha.
d
h Por
P ell contrario
t i las
l flechas
fl h de
d la
l parte
t inferior
i f i de
d la
l aplicación
li ió indican
i di
ell
movimiento de retroceso y sus respectivas derivaciones izquierda o derecha. Para detener los motores del
prototipo,
p
p , basta p
presionar el botón de stop
p situado jjusto en medio de las flechas superiores
p
e inferiores.
Conclusiones
Figura 2. Componentes de App
g
p
pp Inventor: Ventana de diseño y Editor de Bloques.
y
q
El tercer componente es el teléfono.
teléfono En este caso se utilizó un Smartphone Samsung GT‐S5830M
(procesador de 800MHz,
800MHz 278Mb de RAM) que cuenta con un sistema operativo Android y un
Bl
Bluetooth
h 2.1
2 1 que puede
d transferir
f i los
l datos
d
d controll a una distancia
de
di
i de
d 30 metros sin
i obstáculos.
b á l El
sistema de control electrónico de la silla de ruedas consiste en una plataforma Arduino UNO, que es
un hardware libre basado en un microcontrolador ATMEGA328 y montado en una p
placa q
que contiene
entradas y salidas (analógicas y digitales) para conectar diferentes sensores y actuadores [3].
[3]
SSe implementó
i l
ó una aplicación
li ió en Android
A d id con App
A Inventor,
I
obteniendo
b i d una interfaz
i
f gráfica
áfi fácil
fá il de
d
utilizar para la persona que asiste al paciente con las discapacidades mencionadas. Esta interfaz
permite controlar de manera eficiente el sistema electrónico del p
p
prototipo
p de silla de ruedas eléctrica,,
recalcando que el desarrollo de este tipo de aplicaciones tecnológicas en el área de Ingeniería
Biomédica es relativamente nuevo y de ahí la importancia de este trabajo.
trabajo
Referencias
1. htt
1
http://www.invacare.com/cgi‐bin/imhqprd/default.jsp
//
i
/ i bi /i h d/d f lt j
2. https://www.drivemedical.com/catalog/
//
/
/
3. Torrente,, Óscar,, “Arduino curso p
práctico de formación” (Alfaomega
(
g Grupo
p de Editor,, México D.F.,,
2013), Capítulo 4, pp. 153
153‐214,
214, Capítulo 8, pp. 545
545‐551.
551.
4 Tyler,
4.
Tyler Jason “Google
Google Appinventor for Android
Android” (Wiley , United Kingdom 2011)